模型与建模:中学生物学模型教育

左开俊，高中正高级教师，苏州市生物学会第十一届理事，苏州市教育装备项目评审特聘专家，苏州市教育科学研究院命题研究与评价中心组成员，苏州市名师共同体核心成员;姑苏教育青年拔尖人才，吴江区教育领军人才、区名教师，苏州市高中生物学科带头人，苏州市“六认真”先进个人，苏州市教育科研先进个人，江苏省生物奥林匹克竞赛优秀指导教师，江苏省“333高层次人才培养工程”第三层次人才。

在《生物学通报》《生物学教学》《中学生物学教学》《中学生物学》等期刊发表文章50余篇;出版《应用于高中生物教学的模型构建探索》《建模式教学(中学生物)》《高中生物基础知识梳理大全》3部专著。

士题一生物学模型概述

第一章模型的本质与内涵/3

第一节模型的本质/3

第二节

模型的内涵/

第二章模型类型的综述/9出排十去中人4

第一节模型的类型/9

第二节概念模型/12

第三节物理模型/19

第四节数学模型/23

第三章建模式教学综述/38

模型的功能/38

大动华第一节A在动第二节模型构建的心理学分析/41g↓

第三节建模中的观察与思维能力/ 44

第四节建模的实践价值/46

主题二生物学模型构建教学

第一章建模式教学的理论基础/53

第一节建模式教学的哲学基础/53

第二节建模式教学的心理学基础/57

第二章

建模式教学的实践/67

第一节建模式教学的实践基础/67

第二节建模式教学的实践调查/71

第三节建模式教学的实践调查结果与总结/86第三章生物学模型构建教学的实践路径/89

第一节序列向度:创设教学范式寻深化/89

第二节落地路径:创建教学基地找支撑/91第四章建模式教学的常见模式综述/96

第一节基于模型构建的探究式教学研究/96第二节基于模型构建的情境式教学研究/104第三节基于模型构建的支架式教学研究/113第四节基于模型构建的主线式教学研究/123第五节基于模型构建的活动教学法研究/132第六节基于模型构建的变式教学研究/141第七节基于模型构建的论证式教学研究/149第八节基于模型构建的情景体验式教学研究/160主题三生物学模型构建教学中孕育的本真教育

第一章模型与建模思维的培育维度/171

第一节模型与建模思维培育的整体思路/171第二节尊重事实和证据，培育解决实际问题的能力/172第三节渗透质疑和反思，培育学生批判性思维能力/175第四节凸显实践和探索，培育学生的科学创新能力/177第二章生物模型构建跨学科思维培育的实践/180

第一节深入浅出简单直观，思维创造能力培养/180第二节概念铺展树立观念，辨识比对去伪存真/182第三节融会贯通推理探究，他山之石可以攻玉/184第四节交集有序寻觅共性，团结合作共同发展/186第五节情境体验探寻发现，具身认知觅求真知/189第六节跨学科建模思维涵有的反思/190参考文献

后记

第一章模型的本质与内涵

第一节模型的本质

对于模型这一概念，有学者提出模型是一种观点、一个实物、一个事件、一个概念、一个过程或者一个系统的表征。邱美虹则从本体论、认识论和方法论三个角度对模型进行了界定:从本体论的角度来讲，模型有一个核心含义，即模型代表在某些情况下的另一种形式的表征;从认识论的角度来讲，模型是思考与科学的产物，也是教学与学习的主要工具;从方法论的角度来讲，模型具有七大功能。目前，科学教育文献还指出，有人将模型定义为一种模拟原型的形式，即广义上将这种形式称为“教具”。其实，现实教育中，教具是教师用来演示和让学生记住已知内容的外部表征，用来向学生解释知识的工具。将模型等同于教具这种论调是片面的。教具充其量只是图表等形式的内容表示，是教学目标的显性表现化形式。模型却是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述，它蕴藏着对各种对象和系统结构的表征。

世界中的各种生命现象都是由多个实体(如原子、分子、细胞生物体等)以复杂的方式相互作用而构成的。科学家通过观察、搜集、组织、分析等科学手段将这些相互作用产生的信息交互整合，然后以模型的方式量化、表达等。所以从属性上来看，模型其实可以说是一种工具，它简化了现实世界中物物之间的关联，并以一种有意义的探究方式与真实的世界相互沟通。模型领域知名学者伊顿(Eaton)就认为:模型是对真实世界中某些关系或过程的简化、抽象化或是有形的表达。从模型“简化”的内涵特征思辨，模型并不代表真实世界的全部，它只凝练了原型的运动性、规律性甚至精神性等组成元索。可见，模型的简化只是一种对现实世界本真的表达形式一一大道无形。科学赋予的模型的本真是一种简约的姿态，但凸显的却是一种内容的深度与温度，浸润的更是一种立足天地间的根本。用意识去驱动模型，获取的就是一份真知识、真思维、真道理。

世界上很多国家应用模型作为工具进行科学教学。早在19世纪中期，英国就将模型应用于课堂教学中;19世纪中后期，美国和日本也陆续将模型引入课堂教学中。很多教育者都大力提倡模型教学。美国有学者认为:学生通过构建模型、分析模型、验证模型、应用模型，可以加深对科学过程和科学教学目的的理解。他们的研究主要关注模型的基本理论、模型的教学方法和教师自身的模型专业知识方面的成长。在生物学科，模型构建教学的研究不多，根据切人点的不同，划分为以下三个方面。

第一种是基于模型功能的研究，该研究领域以斯沃博达(Svoboda)和帕斯莫尔(Passmore)为代表。他们在大学生物课堂中进行实践研究，发现在生物学教学中使用模型构建教学，应该基于模型不同的功能展开教学，才能达到教学目标。

第二种是基于物理模型构建理论开展生物学模型构建教学的研究，以伯尔(Brewe)和曼泰(Manthey)为代表。他们在现有的物理模型教学理论上进行修改，提出“具体模型一基本模型一理论结……

本书从建模式教学的教育观思考、建模式教学的理论研究、建模式教学的实践研究、建模式教学的育人研究四个方面进行了阐述。作者尝试着从教学论与心理学的角度，对建模式教学的本位观、模型类型的综述、基于“模型构建”课堂教学的可视化研究、建模式教学对学生能力培养的研究、基于模型构建的教学法研究、基于模型构建的教学案例研究、建模式教学的理念涵育和育人价值研究方面进行了详细地剖析和总结。